Установление скорости шарошечного и ударно-вращательного бурения скважин с использованием закона сохранения энергии

Скорость шарошечного и ударно-вращательного бурения зависит от многочисленных факторов, которые в технической литературе объединены в четыре группы: свойства разрушаемой породы, параметры долота, условия взаимодействия долота с породой и режимы бурения. В литературных источниках приводится ряд весьма сложных формул, где для определения скорости бурения необходимо вначале устанавливать эмпирические коэффициенты, то есть использовать формулы в таком виде весьма затруднительно. Кроме того, формулы не учитывают трещиноватость массивов горных пород. С другой стороны, получение математических зависимостей, связывающих скорость бурения, режимы бурения и показатель буримости трещиноватых горных пород, позволит нормировать процесс бурения и корректировать параметры взрывных работ. Исследования проводились с целью определения скорости шарошечного и ударно-вращательного бурения скважин с использованием закона сохранения энергии. Использован метод математического моделирования, что позволило установить формулы расчета скорости бурения в массиве горных пород, которые учитывают режимы бурения, параметры долота, а также коэффициент крепости (прочность) горных пород и параметры трещиноватости массива. Доказана правомерность зависимостей скорости шарошечного и ударно-вращательного бурения. Достоверность зависимостей по определению скорости бурения может быть установлена путем проведения исследований на карьерах с фиксированием всех параметров и математической обработке данных. Математические зависимости, связывающие скорость бурения, режимы бурения, параметры долота и показатель буримости трещиноватых горных пород позволят нормировать процесс бурения и корректировать параметры взрывных работ.

Ключевые слова: шарошечное бурение, ударно-вращательное бурение, скорость бурения, закон сохранения энергии, трещиноватый горный массив, режимы бурения, показатель буримости.
Как процитировать:

Тюпин В. Н. Установление скорости шарошечного и ударно-вращательного бурения скважин с использованием закона сохранения энергии // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2020. – № 6. – С. 76–84. DOI: 10.25018/02361493-2020-6-0-76-84.

Благодарности:
Номер: 6
Год: 2020
Номера страниц: 76-84
ISBN: 0236-1493
UDK: 622.23.01
DOI: 10.25018/0236-1493-2020-6-0-76-84
Дата поступления: 18.02.2020
Дата получения рецензии: 11.03.2020
Дата вынесения редколлегией решения о публикации: 20.05.2020
Информация об авторах:

Тюпин Владимир Николаевич — д-р техн. наук, профессор, e-mail: tyupinvn@mail.ru, Белгородский государственный национальный исследовательский университет.

Контактное лицо:
Список литературы:

1. Кутузов Б. Н. Взрывное и механическое разрушение горных пород. — М.: Недра, 1973. — 311 с.

2. Мосинец В. Н., Пашков А. Д., Латышев В. А. Разрушение горных пород. — М.: Недра, 1975. — 216 с.

3. Тангаев И. А. Энергоемкость процессов добычи и переработки полезных ископаемых. — М.: Недра, 1986. — 231 с.

4. Крюков Г. М. Физика разрушения горных пород при бурении и взрывании. Т. 1. — М.: Изд-во «Горная книга», 2006. — 330 с.

5. Репин Н. Я., Богатырев В. П., Буткин В. Д., Бирюков А. В. и др. Буровзрывные работы на угольных разрезах. — М.: Недра, 1987. — 254 с.

6. Синев С. В. Модели бурения in situ // Территория Нефтегаз. — 2016. — № 11. — С. 41—49.

7. Шигин А. О., Шигина А. А., Бовин К. А. Повышение производительности станков шарошечного бурения при своевременном регулировании режимных параметров // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2015. — № 8. — С. 65—72.

8. Каледин О. С. Инновационные технологии строительства сверхглубоких шахтных стволов // Горный журнал. — 2014. — № 4. — С. 77—81.

9. Синев С. В. Механизмы, методы и способы разрушения горных пород в шарошечном бурении // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2016. — № 1. — С. 149—159.

10. Миндели Э. О. Разрушение горных пород. — М.: Недра, 1975. — 600 с.

11. Трубецкой К. Н., Потапов М. Г., Виницкий К. Е., Мельников Н. Н. и др. Справочник. Открытые горные работы. — М.: Горное бюро, 1994. — 590 с.

12. Синев С. В. Буримость горных пород и выбор наиболее эффективного бурового инструмента // Горный журнал. — 2018. — № 12. — С. 59—64. DOI: 10.17580/gzh.2018.12.12.

13. Capik M., Yilmaz A. O., Yasar S. Relationships between the drilling rate index and physicomechanical rock properties // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2017. Vol. 76. No 1. Pp. 253—261.

14. Zhabin A., Polyakov A., Averin E. Scale factors for conversion of forces on disc cutters for the main domestic and foreign methods // Mining of Mineral Deposits. 2017. Vol. 11. No 3. Pp. 50—55.

15. Beshenkov P. S., Polushin N. I., Gkhorbani S., Sorokin E. N. Stress distribution analysis of PDC drill bits by computer modeling // Eurasian Mining. 2017. No 2. Pp. 25—28. DOI: 10.17580/em.2017.02.06.

16. Rakishev B. R., Shashenko A.N., Kovrov A.S. Trends of therock failure conceptions development // News of the national academy of sciences of the republic of Kazakhstan. Series of geology and technical sciences. 2018. Vol. 5. No 431. Pp. 161—169. DOI: 10.32014/2018.2518-170X.46.

17. Eremenko V.A., Neguritsa D. L. Efficient and active monitoring of stresses and strains in rock masses // Eurasian Mining. 2016. No 1. Pp. 21—24. DOI: 10.17580/em.2016.01.02.

18. Крылов И. О., Валавин В. С. Эффекты ультразвуковой обработки лежалых хвостов Камыш-Бурунского железорудного комбината (Республика Крым) // Экология и промышленность России. — 2018. — Т. 22. — № 2. — С. 13—19.

19. Тюпин В. Н. Взрывные и геомеханические процессы в трещиноватых напряженных горных массивах. — Белгород: ИД «Белгород» НИУ «БелГУ», 2017. — 192 с.

20. Кутузов Б. Н., Тюпин В. Н. Упрощенный расчет параметров массового взрыва на карьерах // Известия вузов. Горный журнал. — 1985. — № 7. — С. 66—67.

21. Кутузов Б. Н. Разрушение горных пород взрывом. — М.: изд-во МГИ, 1992. — 516 с.

Наши партнеры

Подписка на рассылку

Раз в месяц Вы будете получать информацию о новом номере журнала, новых книгах издательства, а также о конференциях, форумах и других профессиональных мероприятиях.